(57)【要約】【課題】エンジンの全長の拡大を伴うことなく、エンジン始動装置に含まれるワンウェイクラッチが故障した場合でもエンジン始動を実行可能にする。【解決手段】モータ出力軸21aは内側駆動シャフト31の一端の中空部31aに嵌入され、この中空部31aに対してセレーション結合され、自由端31bが、中間ギアユニット22のハウジングHの貫通孔32に支持されている。内側駆動シャフト31には、その外周にセレーション結合された外側駆動シャフト33が配設され、外側駆動シャフト33に第１駆動ギア40が配設されている。第１駆動ギア40は入力側中間ギア24と噛み合っている。内側駆動シャフト31にはサブ駆動ギア41が配設され、サブ駆動ギア41は、内側駆動シャフト31が右方に変位すると出力側中間ギア25と噛み合うことができる。【選択図】図3
2007291899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン始動用モータからの回転力を、複数のギアを含む中間ギアユニットを介して、エンジンのクランク軸のウエブ部に設けたクランクギアに伝達してエンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
前記中間ギアユニットが、前記エンジン始動用モータのモータ出力軸に関連して配設された第１駆動ギアと噛合する入力側中間ギアと、該入力側中間ギアが設けられた中間シャフトと、該中間シャフトにワンウェイクラッチを介して設けられ且つ前記クランクギアと噛合する出力側中間ギアとを含み、
前記エンジン始動用モータのモータ出力軸に関連したサブ駆動ギアと、
該サブ駆動ギアを前記出力側中間ギアと噛合する第１位置と、該出力側中間ギアから離れた第２位置との間で変位させるアクチュエータとを有することを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記中間ギアユニットを支持するハウジングを更に有し、該ハウジングがエンジンのシリンダブロックに固定され、
前記ハウジングには、前記サブ駆動ギアが設けられた駆動シャフトの一端を支持する貫通孔が設けられている、請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記サブ駆動ギアを備えた前記駆動シャフトが、前記エンジン始動用モータのモータ出力軸に関連して配設された内側駆動シャフトで構成され、
該内側駆動シャフトの外周に、該内側駆動シャフトと一体回転可能な外側駆動シャフトが配設されて、該外側駆動シャフトに前記第１駆動ギアが設けられ、
前記アクチュエータが前記内側駆動シャフトに連係されて、該アクチュエータによって前記内側駆動シャフトが前記外側駆動シャフトに対して軸線方向に相対変位する、請求項２に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの始動は、電動のスタータモータ（エンジン始動用モータ）の駆動力をクランク軸へ伝達することによって行われる。具体的には、クランク軸にクランクギアが設けられ、このクランクギアとエンジン始動用モータとの間に、ワンウェイクラッチ付き中間ギア列が介装されている。ワンウェイクラッチは、エンジン始動用モータの回転力をクランクギアへ伝達するのを許容する一方で、エンジン始動後のクランク軸の回転力がスタータモータへ伝達するのを遮断する。
【０００３】
特許文献１は、２系統の動力伝達経路を備えたエンジン始動装置を開示している。このエンジン始動装置は、第１動力伝達経路として、エンジン始動用モータの出力軸に設けられた駆動ギアと噛合する入力側中間ギアと、クランクギアと噛合する出力側中間ギアと、この２つの中間ギアを配設した中間シャフトと、中間シャフトと出力側中間ギアとの間に介装したワンウェイクラッチとを含む。
【０００４】
特許文献１に開示のエンジン始動装置はフェイルセーフ機構を備えており、上記の基本構造に加えて、エンジン始動用モータの出力軸が軸線方向に変位可能であり、また、上記出力側中間ギアと噛合する第１クランクギアとは別体のサブクランクギアを有し、このサブクランクギアは、第１クランクギアとは軸線方向に離間して配設されている。すなわち、特許文献１のエンジン始動装置は、モータ出力軸が軸線方向に変位することにより動力伝達経路の切替えが可能であり、モータ出力軸が短縮した通常モードと、これが伸長したフェイルセーフモードとが選択的に設定可能である。
【０００５】
通常モードでは、モータ出力軸が短縮する方向に変位して駆動ギアが入力側中間ギアと噛合した第１動力伝達経路（通常モード）が生成される。これにより、エンジン始動用モータの回転力は、モータ出力軸の駆動ギアと噛み合っている入力側中間ギヤに入力され、中間シャフト、出力側中間ギアを経由して第１クランクギアへ伝達され、これによりクランク軸が強制的に回転駆動されてエンジンの始動が行われる。エンジンが始動した後は、エンジンの駆動力が第１クランクギアから出力側中間ギアへ伝達されるものの、ワンウェイクラッチが空転することによって出力側中間ギアから中間シャフトへの動力伝達が遮断される。
【０００６】
フェイルセーフモードでは、モータ出力軸が伸長する方向に変位して駆動ギアが入力側中間ギアから離脱した状態となって、駆動ギアがサブクランクギアと噛合した第２動力伝達経路（フェイルセーフモード）に切り替わる。これにより、エンジン始動用モータの回転力は、モータ出力軸の駆動ギアからサブクランクギアへ直接的に伝達され、これによりクランク軸が強制的に回転駆動されてエンジンの始動が行われる。つまり、この第２動力伝達経路では、エンジン始動用モータの回転力がワンウェイクラッチをバイパスしてクランク軸に直接的に伝達することができるため、ワンウェイクラッチが故障した場合でもエンジン始動を実行することができる。
【特許文献１】特開２００５−２４８８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示のエンジン始動装置では、第１クランクギアの他に、第１クランクギアから軸線方向に離置したサブクランクギアを有しているため、このサブクランクギアを設けるためにクランク軸の全長が長くなる、という問題を含んでいる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、エンジンの全長の拡大を伴うことなく、エンジン始動装置に含まれるワンウェイクラッチが故障した場合でもエンジン始動を実行可能にするエンジン始動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の技術的課題は、本発明によれば、
エンジン始動用モータからの回転力を、複数のギアを含む中間ギアユニットを介して、エンジンのクランク軸のウエブ部に設けたクランクギアに伝達してエンジンを始動させるエンジン始動装置であって、
前記中間ギアユニットが、前記エンジン始動用モータのモータ出力軸に関連して配設された第１駆動ギアと噛合する入力側中間ギアと、該入力側中間ギアが設けられた中間シャフトと、該中間シャフトにワンウェイクラッチを介して設けられ且つ前記クランクギアと噛合する出力側中間ギアとを含み、
前記エンジン始動用モータのモータ出力軸に関連したサブ駆動ギアと、
該サブ駆動ギアを前記出力側中間ギアと噛合する第１位置と、該出力側中間ギアから離れた第２位置との間で変位させるアクチュエータとを有することを特徴とするエンジン始動装置を提供することにより達成される。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、通常は、サブ駆動ギアが第２位置に設定され、これにより、エンジン始動時には、エンジン始動用モータの回転力が第１駆動ギアから入力側中間ギア、中間シャフト、出力側中間ギアを経由してクランクギアに伝達される。エンジン始動後のエンジン出力は、出力側中間ギアと中間シャフトとの間に介装したワンウェイクラッチによって遮断される。
【００１１】
ワンウェイクラッチが故障して、中間シャフトから出力側中間ギアへ動力を伝達することが不能になったときには、サブ駆動ギアが第１位置にシフトされ、これにより、エンジン始動時には、エンジン始動用モータの回転力がサブ駆動ギアから出力側中間ギアに直接的に伝達され、出力側中間ギアからクランクギアに伝達される。すなわち、ワンウェイクラッチを経由することなくモータ回転力がクランク軸へ伝達される。エンジンが始動した後には、サブ駆動ギアを出力側中間ギアから離脱させることで、エンジン出力がエンジン始動用モータに入力されるのを阻止することができる。
【００１２】
したがって、本発明のエンジン始動装置にあっては、特許文献１と実質的に同じ機能をサブクランクギア無しに実現することができる。この結果、従来のようにサブクランクギアを設けることに伴ってクランク軸の全長が長くなる、或いは、第１クランクギア及びサブクランクギアを薄く作ることでクランク軸の延長を抑える等の問題を発生すること無しに、本発明によれば、フェイルセーフ機能としてワンウェイクラッチが故障してもエンジン始動を実行することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態では、前記中間ギアユニットを支持するハウジングを更に有し、該ハウジングがエンジンのシリンダブロックに固定され、前記ハウジングには、前記サブ駆動ギアが設けられた駆動シャフトの一端を支持する貫通孔が設けられている。これによれば、駆動シャフトの軸ブレを抑えることができるため、サブ駆動ギアと出力側中間ギアとの噛み合いを円滑に実行させることができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい実施の形態では、前記サブ駆動ギアを備えた前記駆動シャフトが、前記エンジン始動用モータのモータ出力軸に関連して配設された内側駆動シャフトで構成され、該内側駆動シャフトの外周に、該内側駆動シャフトと一体回転可能な外側駆動シャフトが配設されて、該外側駆動シャフトに前記第１駆動ギアが設けられ、前記アクチュエータが前記内側駆動シャフトに連係されて、該アクチュエータによって前記内側駆動シャフトが前記外側駆動シャフトに対して軸線方向に相対変位するようになっている。
【００１５】
上記の形態によれば、第１駆動ギアが入力側中間ギアを常時噛み合いであり、サブ駆動ギアだけを出力側中間ギアから係脱させることで、エンジン始動用モータの回転力をクランク軸へ伝達する動力伝達経路を実質的に切り替えることができるため、第１駆動ギアに対して特別な構造を採用する必要がないという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。図１は本発明を適用したエンジンを示し、図２は、図１のエンジンに含まれるエンジン始動装置を示す。
【００１７】
図１を参照して、エンジン１は、シリンダブロック２を有し、このシリンダブロック２は、クランク軸３の軸心よりも下方に延びるディープスカート形式のものが採用されている。シリンダブロック２の上にはシリンダヘッド４が締結され、他方、シリンダブロック２の下にはオイルパン５が締結されている。オイルパン５は、比較的剛性が高く遮音性に優れた鋳造品で構成されている。なお、エンジン１は、アクセルペダル（図示せず）を解放し且つブレーキペダル（図示せず）を踏み込んだことを前提としてエンジン１の運転を停止するアイドルストップ機構が設けられている。
【００１８】
エンジン１は、四つのシリンダ２ａを直列に配置した直列四気筒エンジンであり、各シリンダ２ａ毎に、ピストン６とシリンダヘッド４とで燃焼室７が画成され、この燃焼室７に臨んで、吸気ポート８及び排気ポート９が開口されている。そして、吸気ポート８には、第１のカム軸１０によって開閉駆動される吸気弁１１が配設され、また、排気ポート９には第２のカム軸１２によって開閉駆動される排気弁１３が配設されている。
【００１９】
第１、第２カム軸１０、１２はクランク軸３とタイミングベルト（図示せず）を介して連結され、クランク軸３の回転に同期した第１、第２カム軸１０、１１の回転によって吸気弁１１、排気弁１３が所定のタイミングで開閉される。なお、このエンジン１は点火プラグ（図示せず）を備えたガソリンエンジンである。各ピストン６の往復上下動作はコネクティングロッド１５を介してクランク軸３へ伝達され、クランク軸３の回転運動によってエンジン出力が取り出される。
【００２０】
図２を参照して、クランク軸３は、各コネクティングロッド１５が回転可能に連結されるクランク軸３ａを挟んで位置するウエブ部又はカウンタウエイト３ｂを有し、このうち、一つのウエブ部３ｂは円形輪郭に形成され、このウエブ部３ｂにリングギア１６が圧入、焼嵌めなどの方法を使って嵌着されている。このリングギア１６はエンジン始動装置２０の一部をなす始動用クランクギアを構成するものである。この始動用クランクギアつまりリングギア１６はヘリカル歯１６ａを備えている。
【００２１】
エンジン始動装置２０は、直流モータで構成された始動用モータ２１と、始動用モータ２１の出力を上記リングギア１６へ伝達する中間ギアユニット２２とを有する。始動用モータ２１は、オイルパン５の外部に配設されており、この始動用モータ２１をエンジン１の下部に受け入れるために、オイルパン５の一部を内方に窪ませて、オイルパン５の底壁の一部を上方に凹陥した始動用モータ収納部５ａが形成されている（図１）。
【００２２】
中間ギアユニット２２は、オイルパン５の内部に配設されている。中間ギアユニット２２は、クランク軸３と平行に配置された中間シャフト２３を有し、この中間シャフト２３は、その一端の入力側中間ギア２４と、他端の出力側中間ギア２５とを備えている。
【００２３】
上記入力側中間ギア２４は、中間シャフト２３に対してスプライン結合されており、これにより中間シャフト２３と一体回転する。この入力側中間ギア２４には、後に説明するように、通常は、始動用モータ２１の出力軸２１a（図３）からの回転力が入力される。他方、上記出力側中間ギア２５は、上述したリングギア（クランクギア）１６と常時噛み合っており、そして、ワンウェイクラッチ３０を介して中間シャフト２３に取り付けられている。
【００２４】
このワンウェイクラッチ３０は、中間シャフト２３側の動力をリングギア（クランクギア）１６へ伝達することを許容する一方で、リングギア１６側から中間シャフト２３への動力伝達を遮断する。これにより、中間ギアユニット２２は、始動用モータ２１の回転駆動力をクランク軸３へ伝達してエンジン１を始動することができ、エンジン１が始動した後は、エンジン１（クランク軸３）側からの動力が中間ギアユニット２２へ入力するのを阻止することができる。
【００２５】
始動用モータ２１に関連した部位を拡大して示す図３を参照して、始動用モータ２１のモータ出力軸２１ａは、上述した中間シャフト２３と平行に配置された内側駆動シャフト３１の一端の中空部３１ａに嵌入され、この中空部３１ａに対してセレーション結合されている。内側駆動シャフト３１は、その自由端３１ｂが、中間ギアユニット２２のハウジングＨに形成された貫通孔３２に挿通されている。なお、中間ギアユニット２２のハウジングＨはシリンダブロック２の下端に連結されている。
【００２６】
このように、モータ出力軸２１ａにセレーション結合された内側駆動シャフト３１の自由端３１ｂをハウジングＨの貫通孔３２に回転自在に支持させる構成を採用することにより、内側駆動シャフト３１の軸ブレを防止しつつ、モータ出力軸２１ａとの連結状態を維持しながら軸線方向に変位可能である。
【００２７】
上記内側駆動シャフト３１には、その外周にセレーション結合された外側駆動シャフト３３が配設されており、外側駆動シャフト３３は、これを包囲するスリーブ３４に対してオイルシール３５及びベアリング３６を介して回転自在である。
【００２８】
モータ出力軸２１ａに関連した内外の駆動シャフト３１、３２には、第１駆動ギア４０、サブ駆動ギア４１が取り付けられている。具体的には、外側駆動シャフト３３には第１駆動ギア４０が配設されており、この第１駆動ギア４０は、常時、前述した入力側中間ギア２４と噛み合っている。他方、内側駆動シャフト３１にはサブ駆動ギア４１が配設されている。
【００２９】
サブ駆動ギア４１は、内側駆動シャフト３１が図中右方に変位すると、上述した出力側中間ギア２５と噛み合うことができる(図４)。他方、内側駆動シャフト３１が図中左方に変位すると、サブ駆動ギア４１は出力側中間ギア２５から離れ、この出力側中間ギア２５との噛合関係を絶つことができる(図３)。勿論のことであるば、内側駆動シャフト３１が軸線方向に変位したとしても、この内側駆動シャフト３１とは外側駆動シャフト３３がセレーション結合されているため、外側駆動シャフト３３は軸線方向に変位することなく所定位置を保ち続ける。したがって、この外側駆動シャフト３３の第１駆動ギア４０は入力側中間ギア２４と常時噛合した状態を維持したままで、以下に詳しく説明するように、サブ駆動ギア４１のシフトによって動力伝達経路を実質的に切り替えることができる。
【００３０】
内側駆動シャフト３１には、サブ駆動ギア４１とは反対側の端部（図中、左端部）に揺動レバー４３の一端が係合されている。図中、４３ａは揺動レバーの回動中心を示す。揺動レバー４３の他端は、エンジン始動経路切替用のアクチュエータ４５に連係されている。
【００３１】
この実施例では、アクチュエータ４５のプランジャー４５ａが伸長すると、図３から分かるように、駆動シャフト３１が左方動して、サブ駆動ギア４１と出力側中間ギア２５との噛合関係が絶たれた状態となる。他方、アクチュエータ４５のプランジャー４５ａが短縮すると、図４から分かるように、駆動シャフト３１が右方動して、サブ駆動ギア４１は出力側中間ギア２５と噛合した状態となる。
【００３２】
上述したエンジン始動装置２０は、アイドルストップからのエンジン始動にも用いられる。通常の動力伝達モードでは、エンジン始動用モータ２１の回転力は、モータ出力軸２１ａに連係された駆動シャフト３１、外側駆動シャフト３３、入力側中間ギア２４、中間シャフト２３、ワンウェイクラッチ３０を経由して、出力側中間ギア２５と噛合するクランクギア(リングギア)１６へ伝達される。これによりエンジン１を始動することができる。
【００３３】
ワンウェイクラッチ３０の故障によりワンウェイクラッチ３０が空転して、中間シャフト２３から出力側中間ギア２５へ動力が伝達されない場合には、アクチュエータ４５のプランジャー４５ａが伸長するフェイルセーフモードに切り替わる。
【００３４】
フェイルセーフモードでは、アクチュエータ４５のプランジャー４５ａの短縮動により、モータ出力軸２１ａに連係された駆動シャフト３１が右方動してサブ駆動ギア４１が出力側中間ギア２５と噛み合う第２動力伝達経路が作られ、これにより、エンジン始動用モータ２１の回転力は、ワンウェイクラッチ３０をバイパスして、モータ出力軸２１ａに連係された第１駆動シャフト３１、サブ駆動ギア４１、出力側中間ギア２５へ伝達され、そして、出力側中間ギア２５と噛合するクランクギア(リングギア)１６へ伝達される。これにより、ワンウェイクラッチ３０が故障したとしても、エンジン１を始動することができる。
【００３５】
ワンウェイクラッチ３０の故障は、例えばワンウェイクラッチ３０の空転を知ることによって検出することができる。具体的にはエンジン始動用モータ２０の動作が開始しているにも関わらずクランクギア(リングギア)１６が回転していないことをセンサ(図示せず)で検出したときには、アクチュエータ４５を動作させてプランジャー４５ａを短縮させるフェイルセーフモードに切替えられる。これにより、エンジン始動用モータ２０の回転力は、サブ駆動ギア４１、出力側中間ギア２５を経由してクランクギア(リングギア)１６へ伝達され、これによりエンジン１を始動することができる。エンジン１が始動した後には、アクチュエータ４５が再び動作して、プランジャー４５ａを伸長させ、これによりサブ駆動ギア４１が出力側中間ギア２５から離れてサブ駆動ギア４１と出力側中間ギア２５の噛み合いが絶たれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を適用したエンジンの一部を切り欠いて内部構造を示す図である。
【図２】図１のエンジンのエンジン始動装置に関連した部分を抽出した図である。
【図３】エンジン始動装置が正常に動作しているときの動作状態を説明するための図である。
【図４】エンジン始動装置に含まれるワンウェイクラッチが故障したときのフェイルセーフモードでエンジンを始動する動作状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    エンジン
２    シリンダブロック
３    クランク軸
３ｂ    クランク軸のウエブ部（カウンタウエイト）
４    シリンダヘッド
１６    リングギア（クランクギア）
２０    エンジン始動装置
２１    始動用モータ
２１ａ    モータ出力軸
２２    中間ギアユニット
２３    中間シャフト
２４    入力側中間ギア
２５    出力側中間ギア
３０    ワンウェイクラッチ
３１    内側駆動シャフト
３２    中間ギアハウジングの貫通孔
３３    外側駆動シャフト
４０    第１駆動ギア
４１    サブ駆動ギア
４３    揺動レバー
４５    エンジン始動経路切替用のアクチュエータ
Ｈ    中間ギアユニットのハウジング
【図１】
2007291899.tif 000003
【図２】
2007291899.tif 000004
【図３】
2007291899.tif 000005
【図４】
2007291899.tif 000006